Đặt vấn đề Nước mắm là một trong những loại gia vị truyền thống không thể thiếu trong mâm cơm của mỗi gia đình Việt Nam. Sản phẩm nước mắm hấp dẫn mọi người bởi cái hương vị đặc biệt cùng giá trị dinh dưỡng cao bởi chứa một lượng lớn các amino acid như: valin, methionin, lysin… ngoài ra còn có các vitamin B1, B2. Mặc dù vậy, nước mắm truyền thống có chứa hàm lượng histamin cao làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Histamin được hình thành trong quá trình lên men (Brillantes và cs, 2002).
Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kì (FDA) đã cho thấy hàm lượng 50ppm là mức gây ngộ độc và 500ppm là mức gây nguy hiểm đến sức khỏe của người sử dụng của các sản phẩm chứa histamin (Lehane và cs, 2000). Trong nước mắm hàm lượng histamin cao có thể gây ra các triệu chứng như sau: nhẹ thì gây ra sổ mũi, hen suyễn, nổi mề đay và nặng có thể gây ra dãn mạch, co thắt tim. Chính vì vậy cần tìm ra phương pháp tối ưu nhất nhắm làm giảm lượng histamin trong nước mắm. Histamin là một hợp chất rất bền nhiệt, rất khó để loại bỏ amine khỏi các sản phẩm thực phẩm ngay khi chúng được hình thành, thậm chí với việc xử lý nhiệt như hấp tiệt trùng.
Thực tế thì đã có nhiều hướng nghiên cứu được tiến hành như sử dụng phương pháp vật lý và hóa học để giảm hàm lượng histamin trong nước mắm, tuy nhiên chi phí cao cũng như nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe của con người (Naila và cs, 2010; Gardini và cs, 2016). Vì vậy, việc ứng dụng các vi khuẩn phân giải histamin là một phương pháp hữu hiệu trong việc giảm lượng histamin trong thực phẩm lên men (Leuscher và cs, 1998; Mah và cs, 2009). Hiện nay, đưa vi sinh vật tự do vào trong nước mắm thành phẩm là rất khó để vi khuẩn có thể phân giải histamin một cách hiệu quả mà không ảnh hưởng đến chất lượng nước mắm. Chính vì vậy, việc nghiên cứu cố định tế bào vi khuẩn vào một chất mang để ứng dụng trong việc phân giải histamin nói chung cũng như trong nước mắm nói riêng.
Tế bào cố định có nhiều ưu điểm so với việc sử dụng tế bào tự do như: tế bào sau khi được cố định có thể sử dụng được nhiều lần, không lẫn vào sản phẩm và có thể chủ động ngừng phản ứng theo ý muốn. Cố định tế bào – một phương pháp hiệu quả để tế bào vi khuẩn phân giải histamin vẫn có thể hoạt động tốt trong môi trường có nồng độ muối cao (Tapingkae và cs, 2010). 1 Từ việc kế thừa kết quả nghiên cứu của TS. Trần Thị Thu Hằng và cs (2019) về việc tuyển chọn được chủng vi khuẩn ưa mặn và có khả năng phân giải histamin cao là Exiguobacterium profundum CH2.1, cũng như mong muốn xây dựng được điều kiện tối ưu cho phương pháp cố định tế bào nhằm ứng dụng tế bào cố định trong phân giải nước mắm, vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của loại chất mang, tỷ lệ của tế bào/chất mang đến hiệu suất cố định và khả năng phân giải histamin của chủng Exiguobacterium profundum CH2.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1. Mục đính Ảnh hưởng của loại chất mang, tỷ lệ tế bào/chất mang đến hiệu suất cố định và khả năng phân giải histamin của chủng Exiguobacterium profundum CH2. Yêu cầu - Xác định ảnh hưởng của chất mang đến hiệu suất cố định và khả năng phân giải histamin của chủng Exiguobacterium profundum CH2.1; - Xác định ảnh hưởng tỷ lệ tế bào/chất mang đến hiệu suất cố định và khả năng phân giải histamin Exiguobacterium profundum CH2. 2 PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Nước mắm Nước mắm là một sản phẩm phổ biến, lên men từ cá, chủ yếu là từ cá biển và được sử dụng như một gia vị ở Đông Nam Á. Nước mắm được coi là một nguồn protein và các amino acid quan trọng. Nó là kết quả của các quá trình biến đổi về vật lý, hóa học và vi sinh vật diễn ra ở nồng độ muối cao và hàm lượng oxy thấp (Lopetcharat và cs, 2001). Về mặt bản chất, nước mắm là dịch thủy phân protein cá sau một quá trình lên men tự nhiên (Yongsawatdigul và cs, 2004).
Quá trình thủy phân protein cá diễn ra nhờ hệ enzyme proteinase nội sinh trong cơ và nội tạng cá cũng như bởi các proteinase được sinh ra từ các vi khuẩn ưa mặn (Saisiti, 1994; Gildberg và Thongthai, 2001). Nước mắm là mặt hàng chính của ngành đánh bắt thủy sản nước ta, tiêu thụ 40- 60% tổng số cá đánh bắt được và được sản xuất trên cả nước. Với lợi thế có đường bờ biển dài, được thiên nhiên ưu đãi hiện nay nước ta có khoảng 600 nhà máy chế biến nước mắm phân bố trong cả nước, với nhiều thương hiệu nổi tiếng như nước mắm Phú Quốc, Phan Thiết, Khánh Hòa, Cát Hải, Ninh Cơ,… (Lương Đức Phẩm, 2012). Trong đó, nguồn nguyên liệu cũng như phương pháp sản xuất ở mỗi vùng miền có những đặc điểm, công thức riêng tạo ra sản phẩm có hương vị đặc trưng cho mỗi nơi.
3 Cá + muối Trộn Lên men Bã chượp Nước mắm chín Chiết rút lần 1 nguyên chất Chiết rút lần Nước mắm chiết 2 rút lần 2 Pha đấu Nước mắm thành phẩm Bã Hình 2. Quy trình sản xuất nước mắm (Ngo Dang Nghia và cs, 2017) Bản chất của quá trình sản xuất nước mắm là Cá + muối ủ nước mắm. Quá trình này chính là quá trình thủy phân protein trong cá nhờ muối: Protein peptol polypeptid peptid acid amin. Nguyên liệu chính trong sản xuất nước mắm là cá và muối.
Cá: Cá là nguyên liệu chính dùng để sản xuất nước mắm, do vậy chất lượng của cá sẽ quyết định chất lượng của nước mắm. Nước mắm chủ yếu được sản xuất từ các loại cá biển nhỏ và có giá trị kinh tế thấp. Ở mỗi vùng, tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên mà cá nguyên liệu đánh bắt được để sản xuất nước mắm là khác nhau. Thành phần hóa học của cơ thịt cá gồm: nước, lipid, protein, glucid, muối vô cơ, vitamin, enzyme, hoocmon.
Thành phần hóa học của từng loại cá là khác nhau, tùy thuộc vào giống, loài, trạng thái sinh lí, mùa vụ, thời tiết… Sự khác nhau về thành phần hóa học, độ tươi của nguyên liệu và sự biến đổi của chúng làm ảnh hưởng đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm (Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng, 1990). 4 Muối: Muối là nguyên liệu không thể thiếu được trong quá trình sản xuất nước mắm, muối có rất nhiều loại, dựa vào nguồn gốc có thể chia ra làm: muối biển, muối giếng, muối mỏ…và để sử dụng trong chế biến và bảo quản, người ta phân muối ra nhiều hạng khác nhau, ở mỗi nước có cách phân hạng riêng. Muối dùng ủ cá phải tinh khiết, có độ kết tinh cao, ít tạp chất theo TCVN 3974- 2007. Trộn muối: Muối sau khi chuẩn bị được trộn với cá.
Đối với cá nhỏ thì muối được trộn đều với cá hoặc 1 lớp muối, 1 lớp cá. Một số loại cá lớn trước khi trộn muối phải xay nhỏ. Tỉ lệ muối thường là từ 20%-25% so với khối lượng cá. Mức độ muối cho vào tùy thuộc vào độ tươi của cá.
Lên men: Sau khi trộn muối hỗn hợp được để trong thùng lên men từ 1 đến 2 ngày. Chượp chín: Có ba phương pháp chế biến chượp cổ truyền: Phương pháp đánh khấy được thực hiện bằng cách cho muối nhiều lần, cho nước lã, đánh khấy liên tục. Phương pháp gài nén được thực hiện bằng cách cho muối một lần hoặc nhiều lần, không cho nước lã, gài nén. Phương pháp hỗn hợp, lúc đầu thực hiện gài nén sau đó thực hiện đánh khấy.
Chiết rút: Trước khi tiến hành kéo rút để lấy sản phẩm cần phải tiến hành đánh giá chính xác độ chín của chượp. Độ chín của chượp được đánh giá theo TCVN 8336:2010. Pha đấu nước mắm: Để đảm bảo độ đạm theo tiêu chuẩn quy định hoặc phù hợp với nhu cầu khách hàng người ta pha đấu nước mắm nguyên chất và nước mắm chiết rút lần 2 để đạt được nước mắm thành phẩm có độ đạm đạt yêu cầu. Nước mắm thành phẩm: Sản phẩm được bao gói và ghi nhãn phù hợp với tiêu chuẩn hiện hành.
Giới thiệu chung về histamin Histamin là một amine sinh học, công thức phân tử là C5H9N3, danh pháp hóa học là 2-(3H-imidazol-4-yl) ethanamine. Nó là một hợp chất dị vòng, có hai nhóm amine (diamine), dạng tinh thể, dễ hút ẩm, nhiệt độ nóng chảy 83.5oC, nhiệt độ sôi 209.5oC, dễ hòa tan trong nước và ethanol, tan rất ít trong diethyl ether. Công thức cấu tạo Hình 2. Cấu trúc không gian Histamin là một hợp chất không mùi, không thể phát hiện ngay cả bởi các nhà nghiên cứu đã được đào tạo (Tapingkae và cs, 2010).
Histamin có đặc tính chịu nhiệt, thậm chí khi được nấu chín histamin vẫn không bị phá hủy (Luten và cs, 1992). Trong cơ thể người, histamin là một chất nội sinh được tạo ra một cách tự nhiên qua quá trình decarboxyl hóa amino acid histidine với sự xúc tác của histidine decarboxylase. Enzyme này chỉ được tổng hợp khi cần thiết và bị phân hủy ngay khi lượng histamin nội sinh được sinh tổng hợp đủ (FAO, 2013). Histamin được tìm thấy trong các tế bào mast (dưỡng bào), tập trung nhiều ở mũi, miệng, thành mạch máu… Nó có vai trò chính trong phản ứng dị ứng, làm giãn mạch máu và tăng tính thấm của thành mạch.
Bên cạnh đó, nó hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh hoặc chất trao đổi chất mang tín hiệu từ một dây thần kinh này đến dây thần kinh khác, cũng như thực hiện một số chức năng quan trọng khác trong các mô cơ thể khác nhau. Hợp chất này tham gia vào khoảng 23 chức năng sinh lý như điều chỉnh nhiệt độ và trọng lượng cơ thể, kiểm soát giấc ngủ và sự tỉnh táo, tiết acid ở dạ dày, làm lành vết thương, làm giảm huyết áp… (Noszal, 2004). Hàm lượng histamin bị suy giảm thông qua quá trình oxy hóa, được xúc tác bởi histamine oxidase hoặc histamine dehydrogenase. Histamine oxidase xúc tác chuyển đổi của histamin, với sự hiện diện của nước và oxy đến imidazole acetaldehyde, amoniac và hydrogen peroxide (Sekiguchi và cs, 2004).
Các nghiên cứu đã chứng minh sự có mặt của histamine oxidase trong nhiều loại vi khuẩn (Martuscelli và cs, 2000; Murooka và cs, 1979; Zama và cs, 2010). Ngoài ra, một số vi khuẩn cũng sử dụng histamine dehydrogenase làm giảm histamin (Hacisalihoglu và cs, 1997). Tuy nhiên, một số sản phẩm thực phẩm gây ra những hạn chế đối với hoạt động này trong các điều kiện tăng trưởng vi khuẩn và hoạt động enzyme ở pH thấp, nhiệt độ cao hoặc độ mặn cao.